摘要:目前,经过很多年的发展,机电一体化已经成为一门拥有完善体系的学科,并且随着时代的发展和技术的革新,机电一体化学科还会不断的更新内容。可以将机电一体化的基本特征进行概括,指的是将系统的观点作为出发点,将一系列先进的技术进行综合的运用,比如机械技术、微电子技术、自动控制技术、光学技术、电力电子技术、接口技术、计算机技术等等,对各个功能单元进行合理的配置,在将特定功能价值实现的基础上,保证具有较多的功能、较高的质量、可靠安全性更好以及耗能更低等特点,优化整个系统。通过应用机电一体化技术,让原来机械电气化的工业生产迈向了机电一体化的阶段。
关键词:机电一体化技术;研究
引 言
机电一体化技术是当代科学技术发展最为活跃的领域之一。随着计算数学、工程力学、机械动力学、电子信息技术及计算机技术的飞速发展,极大地丰富和发展了传统设计技术的内容,改变了其固有的模式和方法,特别是设计观念的更新,从面向制造的设计转变为面向用户的设计,大大拓宽了设计师的思维空间,使产品更具有创新性和适用性。
一、机电一体化技术现状
1、机电一体化技术发展历史
可将机电一体化发展历史分为三个阶段:20世纪60年代为初级阶段,这一时期,技术工程师开始有意识的将电子技术应用于机械产品中,以期提高机械产品的性能。因此时电子技术比较落后,机械与电子的结合只停留在比较浅的层面,无法进一步深入。到了20世纪70年代至80年代,机电一体化进入蓬勃发展期,这一阶段,计算机技术、控制技术、通信技术等迅速发展,为机电一体化的深入结合提供了可能性。另外,大规模和超大规模集成电路和微型计算机相机出现,促使机电一体化更加广泛、深入的发展。在20世纪末,机电一体化技术发展进入一个新阶段,这一时期,通信技术、微细加工技术、光学开始加入到机电一体化技术中,形成了新的分支微机电一体化和光机电一体化。与此同时,人工智能技术、神经网络技术、光纤技术的迅速发展使机电一体化技术的发展空间更加广阔,更具有价值。机电一体化体系在这一时期不断完善,系统的建模设计、分析和继承方法也在不断发展进步,逐渐形成了较为完善的学科体系。我国关于机电一体化的研究始于19世纪90年代末,直到目前,我国不断的引进新技术、新工艺,在高校和企业中不断进行实践研究,但是相对于发达国家,技术水平还有很大差距,需要加强进一步的研究和发展。
2、机电一体化的核心技术
机电一体化的核心技术:(1)机械本体技术,是机电一体化的基础,为了符合机电一体化的要求,应当改善性能、减轻质量、提高精度等。(2)信息处理技术,信息处理技术在机电一体化技术中起着重要作用,其可靠性、处理速度、抗干扰性等问题对机电一体化有重要影响。(3)传感技术,目前传感器的使用有向光纤电缆传感器发展的趋势。(4)驱动技术,内部装有编码器的电机以及控制专用组件-传感器-电机三位一体的伺服驱动单元。(5)接口技术,为了实现与计算机的通信必须使用接口技术,保证数据传递的格式标准化、规格化。(6)软件技术,软件和硬件是机电一体化的两个方面,软件技术应保证与硬件协调发展,保证软件的标准化,包括程序模块化、推行软件工程等,以促进机电一体化的进程。
二、机电一体化技术的发展趋势
1、绿色化趋势
工业革命以后,机械领域的技术革新给人们带来了巨大的方便,对人们的生活、工作产生的深远的影响,但是,在给人们带来方便的同时,也带来了严重的环境污染和资源的浪费。于是,人们对环保型的设计、制造有着很高的呼声,符合绿色化的产品应当在适用时对环境的污染降到最低、对资源的利用提到最高,同时在报废后还能都回收利用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆机电一体化的绿色产品要充分考虑到环保的特性,在设计之初就要将环保理念考虑进去,使设计的产品在使用过程中能够做到对资源的最大利用和对环境的最小危害。
2、智能化趋势
智能化是21世纪机电一体化技术发展的一个重要发展方向。人工智能在机电一体化建设者的研究日益得到重视,机器人与数控机床的智能化就是重要应用。这里所说的“智能化”是对机器行为的描述,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,以求得到更高的控制目标。机电一体化产品不可能具有与人完全相同的智能。但是,高性能、高速的微处理器使机电一体化产品赋有低级智能或人的部分智能。
3、系统化趋势
系统化发展的特点是采用开放化和模式化的系统体系结构,形成设备的系统发展,通过多种模式的组合和剪裁建立起机械设备的整体发展和设计系统,并且能够在系统整体发展和设计的基础之上实现子系统的系统管理和综合控制。系统化的机电一体化技术还能推动更为有效而便捷的通信技术发展模式的形成,从而实现更为有效的信息传播和个性化的设备管理、使用方式,为在人性化的设备管理原则之上设计生产出以使用个体需求为主的机电一体化设备提供有利条件。
4、网络化趋势
随着网络技术的不断发展,网络产品价格日益下降,为其的普及工作带来了便利条件。以网络为基础的各类远程监控技术逐渐发展起来。其远程控制终端便是机电一体化产品,当发展到一定程度时,人们可以利用家庭网络对家庭中的各项电气设备进行计算机集中管理,进而享受更加现代化的生活。
5、模块化趋势
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多,研制和开发具有标准机械接口、电气接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元是一项十分复杂但又是非常重要的事。如研制集减速、智能调速、电机于一体的动力单元,具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的控制单元,以及各种能完成典型操作的机械装置。这样,可利用标准单元迅速开发出新产品,同时也可以扩大生产规模。显然,从电气产品的标准化、系列化带来的好处可以肯定,无论是对生产标准机电一体化单元的企业还是对生产机电一体化产品的企业,规模化将给机电一体化企业带来美好的前程。
6、微型化趋势
微型化兴起于20世纪80年代末,是机电一体化向微型机器和微观领域发展的趋势。微机电系统是指可批量制作的,集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路,直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。微机电系统产品体积小、耗能少、运动灵活,在生物医疗、信息等方面具有不可比拟的优势。微机电一体化发展的瓶颈在于微机械技术。微机电一体化产品的加工采用精细加工技术,即超精密技术,它包括光刻技术和蚀刻技术两类。
三、结束语
总之,机电一体化是在生产力发展、科学技术进步的基础上发展起来的新型学科,自机电一体化技术产生以来,对工业生产方式,企业管理方法,人们的生活工作方式,军事、医学、信息技术等各行的技术改革都产生了巨大影响。随着时代的变化,机电一体化的核心技术会不断完善,就目前来看,智能化、标准化、网络化、精密化、绿色环保是机电一体化技术的发展趋势,随着科学技术的发展、各项科学技术的亲密融合,机电一体化技术将会越来越完善、在各行业发挥越来越重要的作用。
参考文献:
[1]赵雪,曹国庆.计算机与机械电子技术的融合发展思考[J].电子世界,2014(10).
[2]张五计.机电一体化在煤矿中的应用与分析[J].能源与节能网,2013.
论文作者:彭冲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/26
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